1과목: 재료역학
1. 그림에서 점 C 단면에 작용하는 내부 합모멘트는 몇 N∙m 인가?
2. 평면응력의 경우 훅의 법칙(Hook's law)을 바르게 나타낸 것은? (단, σx : 수직응력, εx, εy : 변형률, ν :포아송 비, E : 탄성계수 이다.)
3. 원형 단면과 정사각형 단면의 기둥이 동일한 세장비를 가질 때 양 기둥의 길이비는? (단, 각 경우에서 지름과 한변의 길이는 20cm 이다.)
4. 그림과 같은 구조물에 수직하중이 100 N이 작용하고 있을 때, AC 및 BC 강선에 발생하는 힘은 몇 N 인가?
5. 수직 변형률 εx=200x10-6, εy=50x10-6, 전단변형률 γxy=-120x10-6 인 평면변형률 상태의 주변형률은?
6. 그림과 같은 단순지지보에 하중 400 N이 작용할 때 C단면의 아래쪽 섬유에서의 굽힘응력은 몇 MPa 인가?
7. 바깥지름이 46mm인 속이 빈축이 120kW의 동력을 전달하는 데 이 때의 각속도는 40 rev/s 이다. 이 축의 허용비틀림 응력이 τa = 80 MPa 일 때, 최대 안지름은 몇 mm 인가?
8. 그림과 같이 외팔보가 자유단에서 시계방향의 우력 M 을 받는 경우, 자유단의 처짐 δ는?
9. σx=60 MPa, σy=50 MPa, τxy=30 MPa일 때 주응력 σ1과 σ2 는 각각 몇 MPa 인가?
10. 단면의 형상이 일정한 재료에 노치(notch)부분을 만들어 인장할 때 응력의 분포 상태는 어느 것이 옳은가?
11. 연강 1cm3의 무게는 0.0785 N이다. 길이 15m의 둥근봉을 매달 때 상단고정부에 발생하는 인장응력은 몇 kPa인가?
12. 그림과 같이 1000N 의 힘이 브래킷의 A에 작용하고 있다. 이 힘의 점 B에 대한 모멘트는 몇 N∙m 인가?
13. 반지름 r인 원형축의 양단에 비틀림 모멘트 Mt가 작용될 경우 축의 양단 사이의 최대 비틀림각은? (단, 축의 길이는 L이고, 전단 탄성계수는 G이다.)
14. 그림과 같이 일단을 고정한 L형보에 표시된 하중이 작용 할 때 고정단에서의 굽힘모멘트는?
15. 축에 두께가 얇은 링을 가열 끼워맞춤(shrinkage fit)하였을 때 축 및 링에 각각 어떤 응력이 생기는가?
16. 그림과 같은 원형단면을 가진 연강 봉재가 200 kN의 인장 하중을 받아 늘어났을 때, 늘어난 전체길이는 몇 cm인가? (단, 탄성계수 E = 200 GPa 이다.)
17. 그림과 같은 단면을 가진 단순보 AB에 하중 P가 작용할 때 A단에서 0.2m 떨어진 곳의 굽힘응력은 몇 MPa 인가?
18. 단면적이 10cm2인 봉을 30℃에서 수직으로 매달고 10℃로 냉각하였을 때 원래의 길이를 유지하려면 봉의 하단에 몇 kN 의 하중을 가하면 되는가? (단, 탄성계수 E = 200 GPa, 선팽창계수 α=1.2x10-5)
19. 어떤 재료의 탄성계수 E 와 전단탄성계수 G를 알아보았더니 E=210GPa, G=83GPa를 얻었다. 재료의 포아송비는?
20. 그림에서 빗금친 부분의 도심을 구한 것은? (곡선의 방정식은 y3=2x이고, x, y는 cm 단위이다.) (순서대로 x, y)
2과목: 기계열역학
21. 밀폐 시스템이 압력 P1 = 2 bar, 체적 V1 = 0.1 m3 인 상태에서 P2 = 1 bar, V2 = 0.3 m3인 상태까지 가역 팽창 되었다. 이 과정이 P-V 선도에 직선으로 표시된다면 이 과정동안 시스템이 한 일은?
22. 온도가 -23℃인 냉동실로부터 기온이 27℃인 대기 중으로 열을 뽑아내는 가역 냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수는?
23. 잘 단열된 노즐로 공기가 운동에너지가 무시될 정도의 매우 낮은 속도 800 kPa, 450 K의 상태로 들어가 150 kPa로 나온다. 노즐 효율은 90%이다. 출구에서 공기의 속도와 온도는? (단, 공기는 이상 기체이며, 정압 비열은 1.004kJ/kg∙K, 비열비는 1.4이다.)
24. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항 중 올바른 것은? (단, u ; 내부에너지, Q ; 전달열, h ; 엔탈피, v ; 비체적, W ; 일이다)
25. 20℃의 공기 5 kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2 배가 되었다. 공급한 열량은 몇 kJ인가? (단, 정압 비열은 1 kJ/kg∙K 이다.)
26. 수은 마노미터를 사용하여 한 장치 내의 공기 유동이 측정된다. 마노미터의 높이차는 30 ㎜이다. 오리피스 전후에서의 압력 강하는? (단, 수은의 밀도는 13600 ㎏/m3 이고, 중력가속도 g = 9.75 ㎧2이다.)
27. 어떤 기체 1 ㎏이 압력 100 kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8 m3을 점유한다면 기체상수는 몇 kJ/kg∙K인가?
28. 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O의 식에서 1 kmol의 C2H6가 완전연소하기 위하여 필요한 산소량은?
29. 15 kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 15%일 때 손실에 의해서 시간당 발생되는 열량은?
30. 계기 압력이 0.6 MPa인 보일러에서 온도 15℃의 물을 급수하여 건포화증기 20 ㎏을 발생하기 위해 필요한 열량을 다음 표를 이용하여 산출하면 그 값은? (단, 대기압은 0.1 MPa, 물의 평균 비열은 4.18 kJ/kg℃ 이다.)
31. 두 개의 등엔트로피 과정과 두 개의 정적 과정으로 이루어진 사이클은?
32. 작동 유체가 상태 1로부터 상태 2까지 가역변화 할 때의 엔트로피 변화에 관하여 다음 어느 것이 가장 알맞는가?
33. 액체 상태 물 2 kg을 30℃에서 80℃로 가열하였다. 이 과정 동안 물의 엔트로피 변화량을 구하면? (단, 액체 상태 물의 비열은 4.184 kJ/kg∙K로 일정하다.)
34. 아음속 유동을 가속시켜 초음속 유동으로 만들려고 한다. 어떠한 노즐을 사용하면 가능한가?
35. 유체가 20 m/s의 속도로 단열 노즐에 들어가서 400 m/s의 속도로 나온다면 엔탈피의 증가량은 몇 kJ/kg인가?
36. 실제 기체가 이상 기체의 상태 방정식을 근사적으로 만족하는 경우는?
37. 비가역 사이클의 내부에너지 변화량 ΔU는?
38. 탄소 2 ㎏이 완전 연소할 때 생성되는 CO2 가스의 양은 몇 kg이 되겠는가?
39. 랭킹 사이클에서 응축기 압력이 5 kPa이고 토출 압력이 10 MPa인 펌프의 일은 약 몇 kJ/㎏인가? (단, 물의 비체 적은 0.001 m3/㎏으로 일정하다.)
40. 열기관이나 냉동기에서 작동유체(또는 냉매)의 고온쪽 온도를 Ta, 저온쪽 온도를 Tb, 외부의 고온열원 및 저온열원의 온도를 각각 Ta', Tb'라고 하고, 여기서 사이클이 가역이라면 다음의 온도 관계가 우선 성립해야 한다. 옳은 것은?
3과목: 기계유체역학
41. 그림과 같이 왼쪽에는 밀도가 1000 kg/m3 인 액체(A), 오른쪽에는 밀도가 1500 kg/m3인 액체(B)가 벽으로 분리되어 있다. 벽의 폭이 10 m일 때, 이 벽은 어느 쪽으로 몇 kN의 힘을 받는가?
42. 평판에서 층류 경계층의 두께는 다음 어느 값에 비례하는가? (단, 여기서 X는 평판의 선단으로부터의 거리이다.)
43. 2 m3의 탱크에 지름이 0.05 m의 파이프를 통하여 물(점성계수 0.001 Pa.s)을 채우려고 한다. 파이프 내의 유동이 계속 층류를 유지시키면서 물을 완전히 채우려면 최소 몇 시간이 걸리겠는가? (단, 임계 레이놀즈수는 2000 이다.)
44. 기체의 성질 중 체적탄성계수와 가장 관계있는 것은?
45. 지름이 5cm인 원형관에 비중이 0.7인 오일이 3 m/s의 속도로 흐를 때, 체적유량과 질량유량은 각각 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1000 kg/m3 이다.)
46. 역학적 상사성(相似性)이 성립하기 위해 프루드(Froude) 수를 같게 해야 되는 흐름은?
47. 다음 중 Bernoulli 방정식을 적용하기 위한 제한 조건에 속하지 않는 것은?
48. 다음 중 원관속의 층류 유동에서 하겐-포아젤 방정식을 나타내는 것은? (단, μ 는 점성계수, Q는 유량, P는 압력을 나타낸다.)
49. 다음 중 무차원수가 되는 것은? (단, ρ:밀도, μ:점성계수, F:힘, Q:유량, V:속도)
50. 그림과 같이 포텐셜 유동이 원주 주위를 흐르고 있다. 원주 표면상에서 상류 유속과 같은 유속이 나타나는 위치 (θ)는?
51. 어떤 기름의 점성계수 μ가 1.6 x 10-2 N· s/m2이고 밀도 ρ는 800 kg/m3이다. 이 기름의 동점성계수 ν는 몇 m2/s 인가?
52. 심해 탐사용 잠수정은 대양의 매우 깊은 곳까지 잠수할 수 있다. 바닷물의 비중량이 10.1 kN/m3으로 일정하다고 가정할 때, 해저 6km에서의 계기압력은 몇 MPa 인가?
53. 조종사가 2000 m의 상공을 일정속도로 낙하산으로 강하하고 있다. 조종사의 무게가 1000 N, 낙하산 직경이 7m, 항력계수가 1.3 일 때 속도는 몇 m/s인가? (단, 공기 밀도 ρ 는 1 kg/m3 이다.)
54. 비중이 S 인 액체의 표면으로부터 h [m] 깊이에 있는 점의 압력은 수은주로 몇 m 인가?
55. 해면에 떠 있는 얼음의 체적은 전체 체적의 얼마정도 인가? (단, 얼음의 비중은 0.92, 해수(海水)의 비중량은 10000 N/m3이다.)
56. 물탱크의 수면 아래 1m의 측벽에 내경 10mm, 길이 1m의 원형파이프를 붙여서 물을 이 파이프로 유출시킬 때의 유량은 몇 m3/s 인가? (단, 관의 마찰계수 f = 0.03 이다.)
57. 유선(stream line)이란?
58. 그림과 같이 관로에 액주계가 설치되어 있을 때 공기의 속도는 몇 m/s 인가? (단, 공기의 밀도=1.23 kg/m3)
59. 그림에서 탱크차가 받는 추력은 몇 N정도인가? (단, 노즐의 단면적은 0.03m2이며 마찰은 무시한다.)
60. 다음 그림에서 관입구의 부차적 손실계수 K는? (단, 관의 안지름은 20mm, 관마찰계수 f=0.0188 이다.)
4과목: 기계재료 및 유압기기
61. 베인 펌프의 특성을 설명한 것 중 옳지 않은 것은?
62. 그림과 같은 유압 회로에 대한 일반적인 설명으로 잘못된 것은?
63. 유압유의 물리적 성질 중에서 동계 운전시에 가장 중요하게 고려해야 할 성질은?
64. 다음 합금 중 톱날이나 줄의 재료로 가장 적합한 재료는 어느 것인가?
65. 다음과 같은 유압용어의 설명으로 잘못된 것은?
66. 펌프의 압력이 80kg/cm2, 토출유량이 50(ℓ /min)인 레디 얼 피스톤 펌프의 소요동력(PS)은? (단, 펌프 효율은 0.85이다)
67. 서지압 발생원에 가까이 장착하여 충격 압력을 흡수하여 배관, 밸브, 계기류를 보호하는 기기는?
68. 니켈-크롬강에 이 원소를 첨가시키면 강인성을 증가시키고 질량 효과를 감소시키며, 뜨임 메짐을 방지하는데 가장 적합한 이 원소의 명칭은?
69. 주철중에 함유되는 유리탄소라는 것은 어느것인가?
70. 게이지류나 측정공구를 만들 때 치수변화를 없애기 위해 담금질한 강재를 실온까지 냉각한 후 계속해서 0℃ 이하의 온도로 냉각하여 잔류 오스테나이트를 적게하는 열처리 법은?
71. 구상흑연 주철과 가단주철의 공통점은 어느 것인가?
72. 표준 고속도강의 성분은 다음 중 어느 것인가?
73. 합금공구강 중 담금질 변형이 적고 1000℃까지 내열성이 있어 내연기관의 밸브로 사용되는 재료는?
74. Ni과 그 합금의 현미경 조직시험에서 부식제로 가장 적합한 것은?
75. 냉각가공의 공정도중에 실시하며 가공성의 향상이나 가공후의 균열방지를 위한 풀림 작업은?
76. 다음 기호와 같은 압력제어 밸브는?
77. 다음 중 펌프에서 토출된 유량의 맥동을 흡수하고, 토출된 압유를 축적하여 간헐적으로 요구되는 부하에 대해서 압유를 방출하여 펌프를 소경량화 할 수 있는 기기는?
78. 두개 이상의 분기회로를 갖는 회로 중에서 그의 작동순서를 회로의 압력 또는 유압실린더 등의 운동에 의해서 규제하는 자동 밸브는?
79. Fe -C 상태도에서 온도가 가장 낮은 것은?
80. 다음은 피스톤 펌프의 특징을 설명한 것이다 이들 중 틀리는 것은?
5과목: 기계제작법 및 기계동력학
81. 질량 m, 길이 L 의 가는 막대 AB가 A점을 중심으로 회전한다. θ =60°의 정지상태의 막대를 놓는 순간 막대 AB의 각가속도는 얼마인가?
82. 1자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 xo가 주어진 상태에서 가만히 놓아 진동이 일어난다면 진동변위를 표시하는 식은?
83. 광파 간섭현상을 이용하여 평면도를 측정하는 것은?
84. 그림과 같은 외팔보에 초기변위 5mm를 가한 뒤 외팔보의 끝단에서 세번째 진동변위를 측정한 값이 3mm 이었다면 이 외팔보의 대수감소율은?
85. 주축중심선과 테이블의 상대 위치에 대한 정밀 측정장치를 가지고 있는 것은?
86. 인벌류트 치형의 피치오차를 측정하는 데, 가장 적합한 측정기는?
87. 질량 10 kg의 물체가 진폭 24cm, 주기 4sec의 단진동을 할 때 t = 0에서 좌표가 +24cm 였다면 t = 0.5sec일 때 물체에 미치는 힘의 크기와 방향은?
88. 다음 중 전기저항 용접에 해당되는 것은?
89. 어떤 물체가 x(t)= Asin(4t+φ)로 진동하고 있다. 진동주기 T는?
90. 1자유도 시스템에서 감쇠비가 0.1인 경우 대수감소율은?
91. 주철 중에서 흑연의 분리를 촉진시키는 원소는?
92. 다음의 기계요소 중 에너지보존력과 관계가 있는 것은?
93. 브로우칭 작업에서 브로우치(broach)를, 운동방향에 따라 분류했을때 여기에 해당되지 않는 것은?
94. 모재 표면위에 미리 미세한 입상(粒狀)의 용제를 산포하여 두고 이 용제속으로 용접봉을 꽂아, 넣어하는 아크 용접은?
95. 그림과 같이 지면으로부터 각도 θ , 초기속도 v0로 쏘아올린 포물체의 최고 높이를 H, 수평 도달거리를 L이라고 하면 H/L의 값은?
96. 15000kg의 화물열차가 우측 1.5m/s 의 속도로 움직여서 좌측으로 1.0m/s로 움직이는 12000kg의 탱크차와 서로 결합한다. 두 차가 만나서 연결될 때, 연결직후의 두차의 속도는 얼마인가?
97. 강철을 소성가공할 때에 고온가공과 상온가공은 무엇으로 구별하는가?
98. 그림과 같은 용기(容器)를 드로잉(drawing)하는 데, 소요되는 소재판의 지름을 구하는 식으로 옳은 것은?
99. 수평면과 α의 각을 이루는 마찰이 있는 경사면에서 무게가 W인 물체를 힘 P를 가하여 등속력으로 끌어올릴 때, 인장력 P가 한 일에 대한 무게 W를 들어올리는 일의 비, 즉 효율은?
100. 공기중에 냉각하여도 수중에 담금질한 것과 같은 효과를 나타내는 것은?
C 단면에서 작용하는 힘은 20 N의 하중과 A 지점에서의 30 N의 반력이다. 이 두 힘은 모두 C 지점에서의 회전축에 수직이므로, 그 크기는 그대로 내부 합모멘트에 기여한다.
20 N의 하중은 C 지점에서의 거리가 0.1 m이므로, 내부 합모멘트에 기여하는 크기는 20 N × 0.1 m = 2 N∙m이다.
A 지점에서의 30 N의 반력은 C 지점에서의 거리가 0.3 m이므로, 내부 합모멘트에 기여하는 크기는 30 N × 0.3 m = 9 N∙m이다.
따라서, 내부 합모멘트의 크기는 2 N∙m + 9 N∙m = 11 N∙m이다. 이 모멘트는 반시계 방향으로 작용하므로, 정답은 "1080(반시계 방향)"이다.